蒙定中

        原電力部生產司教授級高工、國際大電網委員會CIGRE和美IEEE會員

2015年6月30日

前言

仿真軟件是系統規劃、設計和運行必要的計算工具，但必須認清它的局限性、準確性、真實性才能有效應用。用仿真根本不能評估電網重大停電,堅持交流特高壓的部門為什么以“假仿真”的手段來騙取政府對交流特高壓工程的批準？科學論證應以什么為根據？“仿真”可以‘真仿真’也可以‘假防真’不應脫離實際,以直流輸電的‘假仿真’來宣傳“強交強直”也是不真實的。

一．仿真僅僅是根據人為設定的初始條件評估電網安全的一種工具，絕不是保證電網不發生重大停電事故的根本措施

1965年以來世界上共發生了25次電網重大停電（每次負荷損失≥800萬千瓦）。主要問題：一是電網和電源結構不合理；二是繼電保護設計應用不當。重大停電一般經歷兩個階段：第一階段是在龐大、不可控的自由聯網結構上一旦單一跳閘，即自然造成負荷轉移，使繼電保護不斷的‘連鎖跳閘’，一般‘連鎖跳閘’根本不是一兩次(一般稱N-1, N-2)，按世界重大停電實際分析，龐大、不可控的自由聯網結構上往往‘連鎖跳閘’4至10多次以上, 即N－4、N－10以上，使重負荷轉移到高阻抗的回路上，就失穩振蕩。第二階段是受振蕩影響的線路和發電機也由不合理設計/整定的繼電保護造成多次（N-？）‘連鎖跳閘’，使系統瓦解為很多缺電弧島而大停電。

任何計算仿真和控制預想不能改變結構的根本性質，一個自由的交流聯網的線路故障跳閘時, 負荷必然不斷亂躥到并聯回路上, 造成失穩振蕩, 這些問題都是難以為自動穩控裝置控制，而主要由電網結構決定。交流同步網愈大, 線路愈長, 愈會出現復雜的技術問題, 失穩問題愈嚴重, 一旦發生將立即波及全網, 有發生整個同步網大停電的高風險, 即使研究任何高深的智能控制方法，它也是不受控制的。

潘家錚院士曾引用盧強院士就“三華”系統的安全穩定問題答記者的一段話：“我們進行了五六百種情況的仿真試驗，回答是：這樣一個電網的安全穩定性是有保障的。” 就算三華聯網各級支路元件以500～600計，這僅相當於N-1計算條件，如按N-2條件，就得作25000～36000種情況的仿真試驗。

自由聯網的失穩振蕩都不是N-1就造成的，所以用N-1來評估交流特高壓聯網是不能保障安全的。如2003年美加大停電經歷了N-14, 美1965年紐約大停電經歷了N-5, 1996年7、8月美西部兩次大停電分別經歷了N-11和N-15,  2003年意大利大停電經歷N-5，才引起全網失穩振蕩。因此，自由聯網結構、特別是比超高壓更為危險的交流特高壓三華聯網的失穩是難以分析評估，也是難以預防，難以挽救的。

僅以仿真來說，任何一個連鎖性事故的演變都同電網運行初始狀態有關，而初始狀態的數量是一個天文數字(2n，n為電網元件數)，因此，任何一位負責任的學者決不敢輕言通過五、六百種情況的仿真試驗就能保證電網安全了。仿真是按預先設定的計算模型、特征參數、邊界條件和計算方法進行的。如果研究人員不能客觀、公正地進行科學論證，無論系統仿真軟件多么先進和多少次計算，都是“假仿真”。對電網設備的模型參數的選擇直接影響仿真結果。 對電網設備的模型參數無法考慮負荷動態特性和負荷參數的時變性，大誤差問題仍未解決，只能靠提高保守度換取可靠性。

從1965年以來世界重大停電分析，祗有如我國按《電力系統安全穩定導則》確立的〈分層〉〈分區〉〈分散外接電源〉的三分結構才能防止重大停電，以交流特高壓實行三華聯網完全破壞已建成的三分結構，成為比經歷重大停電的北美歐電網結構更為危險，違背《穩定導則》，光應用仿真對如此復雜的電網根本不能判別它的安全、可靠性；僅用N-1 仿真判別出來的結論是虛假的。

中國歷史上最嚴重的2006年7月1日華中電網事故，也是一個實例表明經歷

N－6才造成失穩。《穩定導則》明確規定「分層」，指不同電壓線路不能并列運行（電磁環網）,但華中電網違反規定，使結構上構成失穩風險。事故起因是500kV雙回線進口保護先后誤動作，線路的178萬千瓦負荷轉移到220kV電網的7回線，由于嚴重過載及對樹短路，保護相繼跳開其中4回線，最后通過3回220kV線路向南部主網送電，經歷N－6才造成全網失穩。

二.為什么以“假仿真”的手段來騙取政府對交流特高壓工程的批準？

一位多年支持國網公司的權威人士，在2011年4月22日於電科院會議后，近日提出及早建設跨區特高壓輸電線路的報告，“認為各種意見均應以科學計算論證為依據”，實際上卻以毫無實踐根據的“假仿真”計算為依據。繼續采取一貫的學術壟斷、違反科學、壓制民主手段，還特別對政府提出“今后不再爭議要不要建設特高壓輸電線路的問題,…可盡快批準實施”。政府的決策應以什么為依據？“7.23”動車事故后政府部門高度重視安全，「交流特高壓三華聯網」的安全問題更為嚴重，完全破壞我國歷經30多年的電網安全基礎。應以世界電網交流特高壓的實踐經歷和世界重大停電事故教訓為依據，特別是為什么中國電網除臺灣外從不發生重大停電的實踐經驗？是繼續堅決貫徹保持中國電網30多年來運行安全的《電力系統安全穩定導則》？還是違反《穩定導則》重走俄、日、美、歐經歷的交流特高壓失敗道路？千萬不能按這位權威人士要“盡快批準實施”，迫使中國將來步入重大停電又難已挽救的困境？

三.  科學論證應以什么為根據？

權威人士報告稱“國家能源委專家咨詢委員會認為各種意見均應以科學“計算”論證為依據”。“仿真計算”祗是一種計算方法，關鍵在計算的邊界條件是否正確？包括計算2020年是什么樣的電網結構？總之計算的邊界條件可真可假、未經實踐驗證為正確的仿真邊界條件，怎能作為決策依據？當前應將近半個世紀的世界電網實踐經驗才能作為決策的依據。

一是中國直流互聯的六大區域超高壓電網結構經30多年來實踐證明最為安全。

二是從半個世紀實踐證明俄、日、北美、歐建設和研究交流特高壓是不可行、是失敗的。如俄羅斯的一回交流1200kV線事故頻繁，祗能送160萬千瓦，和國網示范工程送200萬千瓦相當，皆低於兩回500kV線輸送能力；根本上遠低於國網公司宣傳的500萬千瓦輸送能力。

三是2005年聯合國經濟社會部在紐約發表的報告指出：“交流1200kV曾在俄羅斯的西伯利亞長線路使用，無論如何，超出1000kV時，能承受如此高電壓的實際難度、設備和絕緣的代價，都過高而難以采用。” 聯合國文件所指包括兩個風險：一個是技術難度風險，另一個是經濟代價風險，這是世界上從技術經濟上判別交流特高壓失敗的結論。此外，聯合國文件還從電網結構上指出：“長距離輸電應用直流，和交流比較，超出600公里都是直流輸電的經濟距離，而且直流輸電比較安全、可靠，有優良的特點。”聯合國文件還指出不同交流電網通過直流聯網，可以避免同步網本身運行出現的很多技術問題。又引證損失7000萬千瓦的2003年美加大停電事故，任何一處故障都影響整個同步網，同步網愈大、線路愈長、電壓崩潰和穩定問題愈嚴重，更會連鎖反應導至全網大停電。

四.“仿真”可以‘真仿真’也可以‘假防真’不應脫離實際

電科院應用仿真計算提出三峽以交直流併列送華東的方案，為所有部門反對而確定僅以直流送華東，十多年歷史實踐證明是十分正確的。經仿真計算認可的東北和華北交流聯網為什么運行上發生那么多問題？而又改為直流聯網呢？

交流特高壓示范工程的仿真計算又為什么和實際差別那么大？

國網公司/電科院從2005年北戴河會議到2011年6月30日電監會座談會上皆稱一回交流特高壓線路可送500萬千瓦，有仿真根據嗎？為什么幾個交流特高壓起步工程輸送都不能超過300萬千瓦？這不是設計部門仿真計算的結果嗎？三華聯網的交流特高壓線路更長了，有何仿真根據它每回能送500萬千瓦。

權威人士報告中所稱的“仿真”模擬根本不能作為科學根據。因為仿真計算祗是一種計算方法，計算的對象是2020年中國的電力規劃設計具體方案，這個方案祗應由電力規劃設計總院和各大設計院規劃制作, 包括在設計過程通過仿真驗算設計內容的合理性，這是建國以來的事實根據和規定，其他部門是從來不作的，包括科研部門。權威人士報告稱“電科院構建了三種方案…進行仿真模擬故障計算”，實際上電科院自2010年6月制定了的「受端電網構建研究」根本就不符合電力規劃設計總院的規定內容，因為電科院沒有條件、沒有基礎、沒有資格去作電力規劃設計。電科院的構建研究目的正如權威報告所稱：“三華特高壓同步電網不是優和劣的比選問題，而是電網發展的必然選擇”。所以制作2020年500kV電網方案問題多多，虛假的前提條件通過“仿真”當然可以得到國網公司所需要的結果，這就是‘假仿真’。

以美國西部電網的安全性仿真為例，有時仿真結果適得其反， 以Carson Taylor為首的美國BPA輸電規劃部就WSCC系統1996年8月10日大停電事故重現的仿真結果與現場記錄數據進行了分析對照，成為電力系統動態仿真史上的一個重要的里程碑。結論出入意料：“現在WSCC用來仿真的動態數庫并不適用于8月10日事故的仿真”，從現場記錄數據中清晰可見電壓和功率的增幅振蕩，正是這個振蕩造成了系統的解列和最后的大停電，但在仿真結果中卻沒有振蕩，非常穩定。

正是BPA在電網摸擬中，危險地過高地采用了西部互聯電網在大事故期間阻尼參數，致使模擬電網動態行為的研究都得出電網安全的結論，結果導致1996年7月和8月西部互聯電網連續發生2次大事故，造成嚴重的損失。這個事實表明以前用來進行仿真的參數有效性很差。此后Carson Taylor修改了模型與參數，得到了較好的結果。

仿真軟件是系統規劃、設計和運行必要的計算工具，但必須認清它的局限性、準確性、真實性才能有效應用，不真實的應用則成為‘假仿真’。

五.  以直流輸電的‘假仿真’來宣傳“強交強直”是不真實的

直流‘假防真’之一指2回甚至3回直流同時雙極閉鎖，實踐證明由於直流本身問題造成的雙極閉鎖即使發生，每回直流最多也不會超過一年一次，除非是兩回直流采用同塔雙回的輸電線路，目前國內直流大部為單回輸電塔則不可能2回直流同時發生雙極閉鎖，世界歷史上從末有這個事實，證明這是‘假防真’。

直流‘假防真’之二是電科院仿真讓大多數正常都運行的發電機調速器不動作，這是即使國調下令也作不到的，只讓國網直調的發電機調速器（極少數）動作, 導致500kV方案故障失穩，完全是欺騙手段。根據原規劃院介紹的相同仿真與電科院的結果不同，所有發電機包括其調速器(因為不可能停用)都正常運行，沒有發生不穩定。

直流‘假防真’之三指交流系統發生“N－2”故障會連鎖反應導致電網崩潰。其實目前各500kV電網短路容量都高達50～63千安，如廣東500kV線路2006～2014年共發生592次N－1故障，都在0.08秒內切除。即使發生N－2故障都將在0.5秒內切除。在能源局召開的仿真會議上，南網直流輸電李立埕院士稱三相故障在0.5秒內切除、單相故障在0.8秒內切除，不會影響直流運行，更不會導致電網崩潰。

南方電網成功采用直流輸電遠距離西電東送，2015年8個直流逆變站密集珠三角地區，總容量達2720萬千瓦, 占廣東負荷的25.5%，居世界首位, 運行安全，根本不需要交流特高壓支持。南網專家們對國網/電科院宣傳的短路比仿真理論認為毫無實用價值。華東和其他地區的直流逆變站都不如廣東那么密集的大容量，更不需要交流特高壓。六.結語

政府部門應重視當前“交流特高壓三華甚至全國聯網”嚴重的問題, 十年來交流特高壓的嚴重安全又極為浪費問題已被充分揭發，一旦實施，必將比北美、印度、巴西等發生更嚴重禍國殃民的龐大嚴重停電事故；而且必將大大浪費人民財產；但如建成「交流特高壓龐大聯網」, 一旦事故嚴重，不旦嚴重損失龐大負荷,祗能像俄、日那樣浪費投資，被批準的交流特高壓工程越多，浪費的人民財產越嚴重。

在政府決策上，千萬不要聽從這位多年支持國網公司的權威人士所謂“仿真試驗的安全穩定性是有保障的”。“仿真計算”祗是一種計算方法，關鍵在計算的邊界條件是否正確？包括計算2020年是什么樣的電網結構？總之計算的邊界條件可真可假、未經實踐驗證為正確的仿真邊界條件，怎能作為決策依據？“仿真”可以‘真仿真’也可以‘假防真’,以直流輸電的‘假仿真’來宣傳“強交強直”是不真實的,不應脫離實際,當前應將近半個世紀的世界電網實踐經驗才能作為決策的依據。

建議政府部門和領導對此重大問題，應按科學發展觀進行民主討論，多個方案充分論證，繼續貫徹30年來對我國電網安全起重要作用的《電力系統安全穩定導則》，慎重決策，避免將來造成難以挽回的近萬億元的國家損失。